喷雾干燥进排风机的选择

2019-01-11刘殿宇

中国乳业 2019年6期

文/刘殿宇

（华禹乳品机械制造有限公司）

喷雾干燥设备应用广泛，其进排风机的选择是决定喷雾干燥性能的关键。近年来由于进排风机选择不合理而出现的问题不在少数，主要是进风机风量不足，干燥效果差，排风量不足，干燥塔内负压调节范围窄，因此，本文以RGYP03-1000型立式压力喷雾干燥塔在奶粉生产中的应用为例加以阐述。

1 主要技术参数及结构特点

1.1 主要技术参数

物料介质：浓缩牛奶；生产能力：1 000 kg/h；环境温度：25 ℃；空气相对湿度：81%；进料温度：40～45 ℃；进料质量分数：45%；进风温度：150～160 ℃；出粉质量分数：97.5%；排风温度：95 ℃；流化床进风量：4 000 m3/h。

1.2 结构特点

本喷雾干燥系统采用二次流化干燥冷却系统对塔下粉进行整形、二次干燥、冷却及附聚再造粒；采用独立脉冲反吹滤袋过滤系统回收排风携带的粉尘，袋滤器回收下来的粉尘（含流化床排出的粉尘）重新送回塔中进行二次附聚造粒。

2 干燥塔进风风量及排风风量确定

2.1 喷雾干燥塔进风风量

喷雾干燥塔进风风量由物料衡算与热量衡算确定。

2.1.1 物料衡算

进料量：S=1 000×97.5/（97.5-45）=1 857.14（kg/h）；

出料量：S＇=1 857.14-1 000=857.14（kg/h）。

2.1.2 热量衡算

（1）干燥塔进风量计算

空气湿度计算公式：H=0.622ΦPs/（101.3-ΦPs）[1]。

式中H为空气湿度，kg/kg；Φ为相对湿度百分比；Ps为混合空气中水蒸汽分压，单位KPa。

风机所处环境温度为25 ℃，相对湿度为81%，饱和空气分压为3.1684 kPa，计算得H=0.016(kg/kg)。

空气经过加热器其湿度不变即H=H1。空气离开干燥塔温度为368 ℃，确定其湿度及干空气用量。干空气用量计算公式：L=（Q1+Q2+Q3）/[（1.01+1.88H）（t1-t2）][1，2]。式中L为干空气用量，单位kg/h；Q1为蒸发水分所需热量，单位kW；Q2为被干燥物料由θ1升温至θ2所需热量，单位kW；Q3为干燥塔热损失，单位kW；t1为空气加热后温度，单位K；t2为空气离开干燥塔的温度，单位K。

Q1计算公式：Q1=W[2 492+1.88（t2-273）-4.187（θ1-273）]。式中：W为水分蒸发量，单位kg/s；Q1=0.28[2 492+1.88（368-273）-4.187（313-273）]=700.87 kW。

Q2计算公式：Q2=GC（θ2-θ1）。式中G为绝对干料量 0.24 kg/s；C为干料比热3.514 kJ/（kg×k），则：Q2=0.24×3.514×（338-313）=21.08（kW）。

Q3为干燥塔热损失，此处按（Q1+Q2）10%计算，Q3=（700.87+21.08）×10%=72.20（kW）。

则干空气用量：L=（700.87+21.08+72.20）/[（1.01+1.88×0.016）（433-368）]=11.75（kg/s）。

湿空气体积流量计算公式：ν=L（0.773+1.244H）（t0/273）=11.75（0.773+1.244×0.016）（298/273）=10.17（m3/s）。实际干燥塔进风机量ν＇按ν1.25 倍选取，即ν＇=1.25×10.17=12.71（m3/s）=45 000（m3/h）。

2.2 喷雾干燥塔进风风量

喷雾干燥在生产过程中干燥塔内需维持50～100 Pa的负压[3，4]，在蒸发干燥过程中把蒸发掉的水分排出干燥塔，需设置排风机，同时排风机还有维持干燥塔在微压状态下工作的功能，如何选择合适的排风机风量及风压尤为重要。湿空气进风风量为45 000 m3/h，其质量流量为：45 000×1.185=53 325（kg/h）。此外，流化床的进风量也由排风机排至大气中，本例流化床进风量为4 000 m3/h，其质量流量为：4 000×1.185=4 740（kg/h）；细粉附聚进风量为240 m3/h，其质量流量为：240×1.185=284.4（kg/h）；排风机质量流量为：53 325+4 740+284.4=58 349.4 （kg/h），若排风机在95 ℃下排出，排风机风量为58 349.4÷0.99=58 938.8（m3/h）。实际排风量一般按上述计算值1.15 倍选择[5，6]，实际排风机风量为：58 938.8×1.15=67 779.62（m3/h）。